數(shù)控加工平滑運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃與仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).pdf

1、以高精度和高速為加工要求的復(fù)雜形狀曲面的數(shù)控加工技術(shù)，已經(jīng)成為衡量21世紀(jì)數(shù)控系統(tǒng)加工能力的重要標(biāo)志。復(fù)雜曲面的工件也被廣泛應(yīng)用于模具制造、汽車(chē)、航空航天、造船等工業(yè)制造領(lǐng)域中。長(zhǎng)期以來(lái)，復(fù)雜曲面數(shù)控加工刀具路徑開(kāi)發(fā)、軌跡優(yōu)化、干涉碰撞處理、切削加工的動(dòng)態(tài)仿真等，始終是阻礙現(xiàn)代高速數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
　　本文在分析近年來(lái)各種數(shù)控刀具加工軌跡的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探索更加適應(yīng)高速加工的平滑刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，提出并定義了一種稱(chēng)為可調(diào)形三

2、次三角插值樣條曲線(xiàn)的新型樣條曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直線(xiàn)、常見(jiàn)二次曲線(xiàn)和自由曲線(xiàn)的統(tǒng)一精確描述，并利用該插值樣條曲線(xiàn)對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行統(tǒng)一描述和平滑處理;以該三次樣條曲線(xiàn)為研究對(duì)象，基于脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，提出了一種“基于切線(xiàn)方向的脈沖增量插補(bǔ)及段間連續(xù)插補(bǔ)”的插補(bǔ)算法，有效實(shí)現(xiàn)了樣條曲線(xiàn)的快速直接插補(bǔ)和連續(xù)插補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡在微觀(guān)上的平滑性，提升曲面加工的微觀(guān)平滑度。
　　針對(duì)復(fù)雜曲面加工刀具平滑運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃，論文面向高速

3、高精加工提出了一種“三維空間螺旋式”的刀具運(yùn)動(dòng)路徑。通過(guò)“斜截面求交法”、“阿基米德螺線(xiàn)投影求交法”、“等間距螺線(xiàn)求交法”、“等弦長(zhǎng)螺線(xiàn)求交法”等軌跡規(guī)劃算法得到密集的離散刀位數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用論文提出的插值樣條曲線(xiàn)對(duì)刀位數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，從而得到光滑連續(xù)的三維螺旋式的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，該軌跡算法能有效地減少刀具運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加減速、停頓和換向，從而實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的平滑、連續(xù)，進(jìn)而降低機(jī)床系統(tǒng)的沖擊和振動(dòng)，提升曲面加工的宏觀(guān)平滑度。
　　

4、本文基于上述軌跡規(guī)劃算法，采用Visual Basic結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的三維螺旋刀具路徑的自動(dòng)編程軟件，實(shí)現(xiàn)從模型數(shù)據(jù)處理到數(shù)控程序的編制的一體化處理;并基于A(yíng)utoCAD三維狀態(tài)進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng)的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)毛坯切削過(guò)程的三維仿真;利用SolidWorks和VERICUT軟件實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)控銑床的創(chuàng)建，同時(shí)導(dǎo)入生成的數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工過(guò)程的仿真，驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性，發(fā)現(xiàn)加工過(guò)程的干涉情況，最后將仿真結(jié)果和由Maste